几天前介绍了科学2.0的概念，仔细思考后发现，未来的科学2.0有着太多很难逾越的障碍，例如科学在未成熟阶段的隐私性，科学的原创性，对科学所产生的专利的保护等等。这么看来科学2.0还是个遥远的梦想，但科学快速发展的需求已经启动了科学向2.0前进的步伐，已经离开了科学单打独斗的时代，目前科学发展的阶段，我姑且称之为科学1.5。
从人类基因组工程可以看到，要完成一个很大的项目，多中心跨国际的合作是必须的，遗传学首先迈进了合作的科学1.5时代。目前我所在大学和医院，正在致力于对常见病和一些疑难病的大规模基因分析，例如对于肥胖，糖尿病，一些遗传病，神经精神系统的疾病等。通过建立多个中心或核心实验室，把很多医院和科室的病例综合起来，增加分析样本的数量，这样才能保证所获取治病基因的准确性。而同时启动的是强化对知识产权的保护工作，医院很重视“技术转让”部门的工作，这个部门不仅帮助科学家们用专利来保护他们创造性的工作，还推动专利的转让和市场化，为医院和大学带来收益。有的时候，这种技术转让收益是惊人的，例如2006年医院开发的一种疫苗，被一家大公司买走，医院将获得这家公司每年利润的3%，预计是每年千万美元的收入。
遗传学的多中心合作带来的成果，推动着整个科学界特别是生命科学向着合作方向的转化。例如我自己，我直接和7个不同领域的实验室有着非常紧密的合作关系，在合作中每个实验室的强项得到充分的发挥，极大提高了我从事的工作进展的速度，也使得你自己不可能完成的任务变得轻而易举。这个合作的网络更像是一个人的社会关系网，你和几个人是好朋友，而每个人又和另外的几个人是好朋友，一旦一个人需要这个网络的帮助，很快网络运转起来，找到解决问题的办法，如果这个网络还是不能解决问题，那么这个网络就不自觉的在更大的范围和网络里寻找答案。所以，有着更多和更大合作网络的人，他能解决的问题或是说这个网络所能解决的问题也就越多，也可能越复杂。而缺乏合作关系的个体或是小的网络，解决问题的能力就大打折扣了。科学1.5就是这么一种局面，美国的国立卫生研究院（NIH）在资助科研项目的时候，特别鼓励和强调合作，因为不合作的科研前途是很暗淡的。
科学1.5的结果，就好比是做好了一块大蛋糕，项目的启动者或是主要牵头人，切一大块，然后其他合作者各拿大小不等的小块，参与着每个人都高兴，人人有份才行。这个合作或是网络能良好的生存下去，必须遵守“分享”的原则，过分强调“隐私性”，过分贪婪，不知道分享，这个人很快就从网络里被排斥出去。一个高水品高质量的网络也很难容纳水平差距过大的人参与，所以这个科学1.5也许就是目前科学发展的最适合状态，是个相对封闭对外也适当开放的局域网。
实际上科学1.5还是不能最大限度地发挥科学不同分工部门的潜力，网络过小是个很大的问题，参与不到网络中的人也得不到更好发展的机会。但这个好像鲁迅先生比喻的冬天的豪猪，靠的太近，彼此刺痛，太远又不能彼此温暖对方，科学的豪猪们于是就找到了一个最舒服的状态，这个科学1.5就应运而生了。
十万个为什么 （260）
图片来源：纽约时报
上周五，听系里的学术活动，题目是“Fun things to do in the lab in addition to basic research ”，主讲是Wilson教授。听讲座之前，和几位同事讨论，除了科学还有什么更有意思的事情可以做呢？
开讲之前，手里端着啤酒的教授们开始猜测和胡侃，上网玩游戏，炒股，追女秘书等等。但实际上Wilson讲的还是科学，但和他自己的课题无关。
故事是这样开始的，几年前一位儿科大夫到他的实验室工作，闲谈中提到儿科经常遇到的问题，就是深静脉插管之后，很多时候不知道导管漂流到了哪里，X光是可以检测到的，但经常的照X光片对孩子又很不适合，问题于是就提出来了，是不是有什么非常简单又无创的办法能很快找到导管的位置呢？
最简单的办法就是能看到导管，于是Wilson设想，如果用很纤细的光纤和导管捆绑在一起，那么在导管的头就能看到光亮，这样就很容易确定导管的位置。于是他从胃管入手，给大老鼠插光纤制导的胃管，在比较暗的屋子里，能很清楚的看到一个团光从老鼠嘴开始下降，到胃里的时候，从外面能清楚地看到导管的位置，再继续深入，进入十二指肠，光变暗，进入小肠后光又变强了。这个实验证明，光纤制导，最起码对肠道系统是可行的。
但问题出现了，一个是技术问题，一个是经济问题，技术问题是，没有哪个大夫愿意在黑暗的病房里给病人实施任何医疗操作，所以要用一个比较敏感的照相机，能在正常光照的病房里，从外部捕捉到进入人体内部的微弱的光。而经济问题直接决定了这项技术是否有市场前景，插胃管操作是低花费操作，市场份额很小，经济上没有价值。经过了一段时间的考察，他发现，从肘静脉插管到心脏的导管在临床上应用广泛，正常情况下，如果在床旁操作，花费是$300，但有27%的可能导管在过脖子的时候，没有向下进入心脏，而是向上往脑子的方向拐弯了，这样就要X光机的辅助了，花费也因此明显上升，到1000甚至5000美元，经过计算，如果把光纤制导应用到这个心脏导管领域，每年的市场可能达到几千万甚至上亿美元。
于是开始实验心脏导管，安装了敏感的照相机后，在正常光照的病房里，从计算机上也能清晰的辨认出导管的位置，接着他申请了专利。
一家公司对此技术很感兴趣，买走了专利，估计今年这种在闲谈中想到的原理简单但又非常实用的光纤制导导管就能进入临床应用了。
这个故事给我的启发，发明是很有意思的，但要分析市场价值，如果认为有比较广阔的市场前景，有时间搞些发明，不仅有趣，还能有收益。
图片来源：www.bea-fiberoptics.com
十万个为什么（257）
今天上班路上，听NPR，里面介绍人的味觉。记得几年前在华盛顿开美国糖尿病年会，有一位讲味觉和糖尿病的某些潜在的关联。当时第一次听别人讲味觉，知道人的味觉能感受到苦，甜，咸，酸，还有就是今天NPR里讲的，Umami，我给翻译成“肉味”。
味觉是生物进化过程中产生的，作为食物进入体内的第一关，味觉直接把食物的信息传递给大脑，让个体对食物做一个初步的判断。例如甜味，通常表明这类食物含有丰富的热量，一般是糖在发挥作用，人舌头的味蕾感觉甜味的阈值时0.01摩尔（M）。酸味是对低pH食物的感觉，用盐酸衡量，人感受HCl到阈值是0.0009 M。苦味则是提醒人体这类东西和药物或是毒物有关，人的直接感受就是赶快把苦味的东西吐掉，例如奎宁，感受阈值是0.000008 M，咸味就是感受盐，NaCl的感受阈值是0.01 M。而对肉味感觉则是直接感受肉中的氨基酸，谷氨酸（glutamate），阈值是0.007 M。从阈值大小的排列看，甜和咸相同，列第一位，然后是肉味和酸味，最后是苦味，或者说人对苦味最敏感，然后是和酸味，而对甜味和咸味最不敏感。
味觉是靠口腔里味觉受体完成的，人们很早以前就发现了苦，甜，咸，酸的味觉受体，但发现谷氨酸的受体则是最近几年的事情，就是说口腔中谷氨酸受体的发现要晚于味精的出现，更晚于厨师们对肉汤中非酸非甜非苦非咸味觉的描述。有点时候，生活体验比科学本身更具科学性，从谷氨酸受体的发现和人们对肉味的认识过程中，就能体会到厨房里的学问也是科学。
发现幽门螺杆菌的两名澳大利亚科学家Barry J. Marshall和J. Robin Warren获得2005年度诺贝尔生物和医学奖，看到这则消息，令我感叹不已。
上消化道溃疡是消化道的常见病多发病，致病的原因一直停留在猜测的阶段，80年代医学教科书里列举的原因，我的印象里是季节变化，情绪变化生活不 规律等引起的胃酸分泌过多，造成胃和十二指肠的粘膜病变，并形成溃疡，所谓“无酸无溃疡”。治疗方法自然就是抑制胃酸分泌，外加情绪有节，生活有度等等生 活方式的调节。
在80年代初Marshall和Warren发现胃里的幽门螺杆菌之前，中国很多乡村医生发现用黄连素可以有效地治疗胃溃疡，后来有的大夫也用治拉肚子的痢特灵来治疗胃溃疡，有的时候非常有效。
记得当时国内消化界的一位权威看到幽门螺杆菌的报道之后，非常感叹地说，在这个细菌发现之前，在一次全国消化会议上，一位名不见经传的大夫报道用 抗菌素治疗胃溃疡的时候，专家们认为这位大夫是“土大夫”的”土方法“，总之很“土”，是上不了台面的，要是当时能引起重视，继续深入地研究这种土办法， 没准发现溃疡是细菌感染性疾病的就是中国人。照此推断，得诺贝尔奖的也不会是别人了。这恐怕是很多人的遗憾。
当时幽门螺杆菌和溃疡之间关系的研究有很多争议，原因就是新学说挑战已经是写到教科书里的“铁”理论，推广这种感染学说的更大的阻力是来自于大药 厂，因为当时抑制胃酸的药物是很多国际大药厂的拳头产品，在钱没有赚够之前，在理论上是不会轻易放弃的。所以现在有很多人纳闷，在发现幽门螺杆菌的前10 年世间里，科学和自然杂志没有发表过一篇相关的文章，人们怀疑，杂志是受到了药厂的影响，杂志自然不这么认为，可能还是这种理论很“土”吧，上不了台面。
可是“实践出真知”，抗菌治疗有效，这个结果也很铁，最后在漫长的争论之中，在药厂的止酸药钱赚的差不多了的时候，风向转了，“没有幽门螺杆菌就没有溃疡”变成了“铁”理论，今年的诺贝尔奖算是给这个理论又铆上了几个大钉子。
几天前和一位80多岁的前辈科学家谈话，他说以前很多年轻的科学家很有闯劲，提出来的假说和现成的学说差别巨大，他说当时他提醒这些年轻人，可能 你是对的，但现实是，要么你随大流儿，要么你就等死，可很多人不听他的，所以在NIH的“坟地”里不知道埋了多少年轻人的理想与冲动。
所以挑战权威，挑战现成的理论，是要冒着在出名之前就先进了坟地的风险的。从坟地边上逃出来的，就是以后诺贝尔奖的候选人。
什么时候，给在坟地边上徘徊的科学家发个什么奖，科学的春天就到来了。
（继续旧文搬家 ）
这些天读一本书，是Robert M. Hazen写的，书的名字叫“Genesis”（起源）。作者试图从现代科学的角度探索生命的起源。
其中一章提到如何定义生命，读后启发颇深。因为现代社会，随着科学技术的进步，很难找到一个非常合适的定义来判断什么是生命。电脑，人工智能等的科技进步正在混淆着传统的关于生命的认识，那么什么是生命呢？
在网上查阅，知道恩格斯在《自然辩证法》中指出：“生命是蛋白体的存在方式，这个存在方式的基本因素在于它和周围外部自然界的不断新陈代谢”。其实这个哲学角度的生命定义并不十分贴切，从生命的起源看，在蛋白质出现前就已经有某种意义的生命形式了，再者说，恩格斯显然不知道有DNA的存在。“与外部的不断新陈代谢”，定义的有些太模糊，因为新陈代谢本身就不是个容易理解的概念。
“起源”一书作者认可的定义是Scripps研究所的Gerald Joyce给生命下的定义，“Life is a self-sustained chemical system capable of undergoing Darwinian evolution.” 翻译一下就是“生命是一个自立的化学系统，这个系统有进行达尔文式进化的能力”。这个定义里有几个元素，首先生命是一个化学系统，这样就排除了电脑芯片之类的物理意义上“有活力”的体系。其次，生命能够自我生长，并能够从外部世界吸取能量来保证自身的生长，这个符合恩格斯的所谓“这个存在方式的基本因素在于它和周围外部自然界的不断新陈代谢”。最后，要符合达尔文主义的进化概念，就是生命整体的多样性，并遵从自然选择的法则，优胜劣汰不断进化。
最近从事的工作，探讨生化反应通路，于是经常思考这些通路为什么存在，有什么合理性，是怎么进化来的等等更具哲学意义的问题，思考的结果是知道这个领域有太多没有回答的问题，科研是没有止境的，把拿去打仗的钱用来探讨生命，人类进步的步伐会加快数倍的。
2007年美国科学杂志举办的“Science and engineering visualization challenge”评选出中国香港放射科医生Kai-hung Fung 的作品为一等奖。这幅作品是基于人鼻子后面的解剖结构创作的，在香港Pamela Youde Nethersole Eastern Hospital 一位33岁的中国妇女在做甲状腺CT扫描时，Fung医生把182幅CT图像做了三维处理，艺术的再现了鼻腔后和副鼻窦的解剖结构，采用的“彩虹技术”，彩色部分表现的是骨质周围环绕的组织。
其他获奖作品，请看图片展示。
（这是给一位同学的回信）。
读了你对科研在医学教育中作用的文章，非常同意你的观点，其实科研训练的欠缺是中国医学教育的一个主要问题。
记得爱因斯坦说过，西方现代科学的发展得益于古希腊哲学家们创立的逻辑学，以及文艺复兴时期发展起来的可以验证因果关系的系统实验学。我个人的理解，所谓科学的核心内容，就是逻辑加实验，实验设计要有理由，就是根据以往科研的发现作为逻辑基础，提出设想或是假说，然后用实验来验证假说，并在实验过程中调整和提高原来的设想。这是我这些年科研工作中所延续的一些规则，要想在科研中能有所成就，首先要熟悉所研究领域的现状，简单的做法就是大量读文献。但很多文章的结论并不是很可靠的，对一些领域的认识不能仅仅局限在某些独立的文献上，不能过分相信文献，但也不能忽视一些非常重要有价值的研究，提高对文献价值的识别能力，是需要长时间培养的，具备批判的和独立的思维能力才能对所研究领域有比较全面和深刻的认识。
科学的逻辑推理是基于对实验结果的解释，所以用可靠，重复性好的实验方法是科研的保障，因此在科研能力的培训中，要特别注意对实验基本技能的培训，例如蛋白质浓度测定，酶活性测定等很多基础生化实验，通过这些实验技能的培训，能保证研究人员在以后的实验过程中不出现低级的差错。这一点科研基本技能训练和临床基本技能训练是同等重要的，所以在医学生科研能力的培养过程中，科研基本技能是施教者首先要教授的。在培养科研基本技能的过程中，培养自信，培养对实验本身的严格要求的精神，这些不仅增强了科研人员的技能，关键是培养一种严格的具有批判性的科研精神，建立一种科研精神，一种批判性的，严格的所谓学院的学风或是文化，是国内很多大学所最欠缺的。
所以，我个人认为，8年制医学教育的本身是培养具备这种科学文化背景的人才，这些人可以缺乏一些甚至很多技能，但不能缺乏这种科学的思想。技能可以在以后的医疗或是科研实践中学习，但一种学术思想的建立就比较难了。
如果把科研能力和科学思想的培养作为8年制医学教育的基本指导思想，那么做一些大大小小的科研课题就应该始终贯穿在8年的教育中。
现在想起我所经历的医学教育过程，感觉大学太注重知识的传授，而忽视学术思想的建立，或是说大学本身就缺乏学术思想。8年制应该是一种精英教育，这些精英不能没有独立的思想，技能好教，但思想的建立却是太难了。
很高兴能和你一起讨论这些问题，现在已经没有很多人想这些了，人们都实际的很。中国的教育在很多方面发展的很快，但在繁荣的本后，没有一种蓬勃的思想作为繁荣的动力，其生命力是不会很长久的。
一些不成熟的想法，和你一起探讨。
记得在一本关于健康的书上看到一个问题，问男人的精子有用完的时候没有？答案是否定的，男人不像女人，生下来卵子的数量是固定的，男人的精子可以再生，不会有用完的时候。
但新闻里说上海精子库里的精子用完了。这个精子库建在上海的仁济医院，因为不能采集到合格的精子用于试管婴儿，帮助治疗患不孕症的人，所以决定关闭精子库，不再从事试管婴儿生育服务。真是个不幸的消息！新闻里说因为现在男人的不良生活方式，精子质量大幅下降，很难找到合格的精子了！
男人的精子在逐年减少，质量也在逐年下降，这个现象从WHO对正常精子的说明中就能看出来，在25年前，WHO说正常男人一次射精，精子数量不应该少于1亿，但现在已经调低到不少于2千万，50%有活力，60%形态正常就可以了。但显然，上海的精子库已经很难找到能达到这个标准的男人了，What a bad news!!
当然，男人随着年龄的增长，尤其是35岁以后，精子的数量和质量都呈现下降的趋势。很多因素也能损害到精子，包括，吸烟，喝酒，清洗用的化学品，空气污染，农药，有毒化学品包括一些药物，大麻等毒品，接触放射物质，甚至包括手机的无线信号，等等等等！
尽管这个消息比印度洋地震更糟糕，但似乎有一些曙光，因为研究人员能用人的骨髓干细胞制造出人工精子来，当男人们的精子实在是不行了的时候，还是有办法的。
最近生物化学杂志（JBC）的两位副主编，Vincent C. Hascall和Richard W Hanson写了一篇文章，“JBC on Journal Ranking”，文章非常有意思，对于现在科学界一切跟着影响因子（Impact Factor）转的潮流，算是浇上了一点冷水，也表达了JBC这个百年老杂志的不满之情。
目前杂志的排名多采用总部在美国费城的ISI（Institute for Scientific Information）公司采纳的影响因子，这个概念最早由Eugene Garfield提出来的，初衷是对科学界发表的文章根据发表的数量和引用率进行一下排名，以便于公司对巨量的科学信息进行管理，但之后这个“影响因子”影响巨大，是Eugene Garfield最初没有想到的，一些大学把ISI文章多少用来作为判定科学家水平的一个重要标志，甚至可以决定一位科研人员的命运。Eugene Garfield 1995年在一次演讲中说（大意）：“1955年，当我开始采纳这个影响因子的时候，我没有想到有朝一日这个能引来这么大的争论。正如核能一样，影响因子也是一把双刃剑，我期望人们能建设性的使用这个概念，但我逐渐意识到，在一些人手里，这个概念被乱用了”。
尽管这个影响因子的影响巨大，但这个算法也有很多不足，例如根据这个因子对杂志进行排名，排在最前面的总是一些综述性的杂志，例如排在前4名的分别是“Annu Rev Immunol”，“Annu Rev Biochem”，“Physiol Rev”和“Nat Rev Mol Cell Bio”四本综述杂志。其后才是著名的新英格兰医学杂志（New Eng J Med），第6，第7，第10位又全被综述杂志占据了，自然（Nature）和自然医学杂志（Nat Med）只是第8和第9位，而著名的科学和细胞杂志甚至不能进入前10名。JBC则只排在第180位。 阅读全文…
遗传学的多中心合作带来的成果，推动着整个科学界特别是生命科学向着合作方向的转化。例如我自己，我直接和7个不同领域的实验室有着非常紧密的合作关系，在合作中每个实验室的强项得到充分的发挥，极大提高了我从事的工作进展的速度，也使得你自己不可能完成的任务变得轻而易举。这个合作的网络更像是一个人的社会关系网，你和几个人是好朋友，而每个人又和另外的几个人是好朋友，一旦一个人需要这个网络的帮助，很快网络运转起来，找到解决问题的办法，如果这个网络还是不能解决问题，那么这个网络就不自觉的在更大的范围和网络里寻找答案。所以，有着更多和更大合作网络的人，他能解决的问题或是说这个网络所能解决的问题也就越多，也可能越复杂。而缺乏合作关系的个体或是小的网络，解决问题的能力就大打折扣了。科学1.5就是这么一种局面，美国的国立卫生研究院（NIH）在资助科研项目的时候，特别鼓励和强调合作，因为不合作的科研前途是很暗淡的。
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